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Modélisation de la propagation acoustique dans l’entrée d’air d’un turboréacteur à l’aide d’une méthode multimodales
No full textL'analyse du bruit émis par les parties tournantes des moteurs d’avions comporte trois aspects : la génération des sources acoustiques, leur propagation dans la partie carénée et leur rayonnement en champ lointain. La génération des sources est complexe à estimer, et des calculs coûteux sont généralement effectués. Pour les deux autres aspects, un plus large panel de choix est à disposition. L'accent est mis, dans le cadre de la thèse, sur la propagation à l’intérieur du conduit secondaire d’un turboréacteur et le rayonnement acoustique en champ libre associé. En introduisant quelques simplifications sur la géométrie et l'écoulement, le problème acoustique peut être résolu analytiquement (au moins partiellement), ce qui permet des prévisions très rapides. Ces solutions, semi-analytiques, présentent donc un grand intérêt mais sont naturellement limitées en termes de représentation de la géométrie et de l'écoulement. L'évolution des moteurs vers des géométries à très grand taux de dilution met à mal les hypothèses de ces modèles et introduit des nouveaux défis en terme de modélisation. En particulier, dans ces architectures, le raccourcissement de la nacelle cause une augmentation du nombre de transitions de modes et une distorsion accrue de l'écoulement dans l'entrée d'air qui rendent la propagation particulièrement complexe à calculer. L'objectif principal de cette thèse est de développer des modèles rapides de propagation qui sont capables de prendre en compte ces deux phénomènes. Ceci est réalisé en implémentant une méthode multimodale qui permet de calculer l'écoulement porteur et le champ acoustique sous l'hypothèse d'un écoulement potentiel. Cette méthode est ensuite utilisée pour étudier l’impact de double transitions et de la distorsion azimutale de l'écoulement sur la propagation et le rayonnement acoustique.The analysis of noise generated by the rotating blades of turbofan engines encompasses three aspects: the generation of acoustic sources, their propagation in the intake, and their radiation in the far-field. The generation of these sources is complex to estimate and often requires costly calculations. However, a wider range of options is available for the latter two aspects. In the scope of this thesis, the emphasis is placed on the propagation within the intake of a turbofan engine and the associated free-field acoustic radiation. By introducing some geometry and flow simplifications, the acoustic problem can be solved analytically. These solutions, known as semi-analytical, hold great interest but are naturally limited in terms of geometry and flow representation. However, the evolution of engines towards configurations with very high bypass ratios challenges the assumptions of these models and introduces new modelling difficulties. Particularly in these architectures, the shortening of the nacelle leads to an increase in the number of modal transitions and to high flow distortion levels in the intake, rendering propagation particularly complex to compute. The main objective of this thesis is to develop propagation models capable of accounting for both phenomena at a low computational cost. This is achieved by implementing a general multimodal method that can compute the mean flow and the acoustic field under the potential flow assumption. This method is then employed to investigate the impact of double transitions and azimuthal flow distortion on acoustic propagation and radiation
Effects of distortion on modern turbofan tonal noise
No full textLes objectifs en termes de réduction de la consommation et du bruit émis par les
moteurs d’avions ont progressivement mené aux architectures à très grand taux de
dilution (UHBR). Leur géométrie est caractérisée par une entrée d’air courte et par
une réduction de l’espace entre la soufflante et les aubes du redresseur du flux secondaire
(OGVs), entraînant alors une augmentation de l’inhomogénéité azimutale
de l’écoulement au niveau de la soufflante. Cette inhomogénéité, appelée distorsion,
pourrait impacter le bruit tonal généré par le module de la soufflante. Ce bruit est
généralement supposé être dominé par le mécanisme d’interaction des sillages des
pales de la soufflante avec les OGVs. En régime transsonique, le bruit de choc et le
bruit de charge stationnaire deviennent également prépondérants. L’augmentation
de la distorsion pourrait être à l’origine de nouvelles sources de bruit en interagissant
avec les pales de la soufflante et l’objectif de cette thèse est d’évaluer leur contribution.
Les effets de la distorsion sur les mécanismes de bruit déjà existants sont
également analysés. Cette étude est réalisée à l’aide de simulations numériques des
équations instationnaires de Navier-Stokes moyennées (URANS). Un module complet
de fan est considéré sur 360 degrés et se compose d’un conduit d’entrée d’air,
de la soufflante et des redresseurs des flux primaire et secondaire (IGVs/OGVs). Le
redresseur du flux secondaire est typique des moteurs actuels avec un pylône intégré
et deux entrées d’air différentes sont étudiées de manière à isoler les effets de
la distorsion d’entrée d’air. La première est axisymétrique et ne produit donc pas
de distorsion alors que la deuxième ne l’est pas et produit un niveau de distorsion
typique de ceux attendus dans les moteurs UHBR. Une description et une quantification
de la distorsion due à l’effet potentiel des OGVs et de celle due à l’asymétrie
de l’entrée d’air sont proposées. Les effets de la distorsion sur l’aérodynamique sont
mis en évidence avec notamment une modification importante des sillages des pales
de la soufflante, des chocs et de la charge instationnaire exercée sur les différentes
pales et aubes. Des prévisions acoustiques basées sur les approches directe et hybride
sont réalisées et soulignent la contribution importante des sources localisées
sur les pales de la soufflante sur le bruit amont. Le bruit aval reste dominé par les
sources sur les OGVs mais est tout de même impacté par la distorsion d’entrée d’air
via la modification des sillages.Abstract : Fuel consumption and noise reduction trigger the evolution of aircraft engines towards
Ultra High Bypass Ratio (UHBR) architectures. Their short air inlet design
and the reduction of their interstage length lead to an increased circumferential inhomogeneity
of the flow close to the fan. This inhomogeneity, called distortion, may
have an impact on the tonal noise radiated from the fan module. Usually, such a
noise source is supposed to be dominated by the interaction of fan-blade wakes with
Outlet Guide Vanes (OGVs). At transonic tip speeds, the noise generated by the
shocks and the steady loading on the blades also appears to be significant. The
increased distortion may be responsible for new acoustic sources while interacting
with the fan blades and the present work aims at evaluating their contribution. The
effects of distortion on the other noise mechanisms are also investigated. The work is
based on full-annulus simulations of the Unsteady Reynolds-Averaged Navier-Stokes
(URANS) equations. A whole fan module including the inlet duct, the fan and the
Inlet and Outlet Guide Vanes (IGVs/OGVs) is studied. The OGV row is typical
of current engine architecture with an integrated pylon and two different air inlet
ducts are compared in order to isolate the effects of inlet distortion. The first one
is axisymmetric and does not produce any distortion while the other one is asymmetric
and produces a level of distortion typical of the ones expected in UHBR
engines. A description and a quantification of the distortion that is caused by both
the potential effect of the OGVs and the inlet asymmetry are proposed. The effects
of the distortion on aerodynamics are highlighted with significant modifications of
the fan-blade wakes, the shocks and the unsteady loading on the blades and on the
vanes. Both direct and hybrid acoustic predictions are provided and highlight the
contribution of the fan-blade sources to the upstream noise. The downstream noise
is still dominated by the OGV sources but it is shown to be significantly impacted
by the inlet distortion via the modification of the impinging wakes
H2020 ENODISE: ONERA Numerical Aeroacoustic Database Configuration A2-Ducted
No full textThis database contains the numerical results obtained by ONERA on the configuration A2-ducted of the H2020 ENODISE project. In this configuration, a ducted propeller is placed above an S-plate to ingest an adverse pressure gradient boundary layer in a partially buried configuration. The present results can be compared to the measurements carried out by the University of Bristol.
All following parameters are kept constant in the present simulations:
Free-stream velocity u_inf = 32 m/s,
Propeller tip clearance d/D = 0.002,
Propeller position inside the duct x/D = -0.0627.
Five simulations have been realized by varying the installation (with or without the S-plate) and the propeller rotation speed:
Isolated propeller (without the S-plate), N = 6000 rpm, 8000 rpm, 11000 rpm,
Installed propeller (with the S-plate), N = 6000 rpm, 8000 rpm.
The predictions were obtained using the ProLB solver which is based on the Lattice Boltzmann method (http://www.prolb-cfd.com/). Aerodynamic and acoustic results are provided for each simulation. One-dimensional results are saved into ASCII column files (.dat extension) while geometry and raw flow extractions are saved into HDF5 CGNS files (.cgns extension). README.txt files are included for detailed description of the data
Effets de la distorsion sur le bruit tonal d’un turboréacteur moderne
No full textEt une quantification de la distorsion due à l’effet potentiel des OGVs et de celle due à l’asymétrie de l’entrée d’air sont proposées. Les effets de la distorsion sur l’aérodynamique sont mis en évidence avec notamment une modification importante des sillages des pales de la soufflante, des chocs et de la charge instationnaire exercée sur les différentes pales et aubes. Des prévisions Les objectifs en termes de réduction de la consommation et du bruit émis par les moteurs d’avions ont progressivement mené aux architectures à très grand taux de dilution (UHBR). Leur géométrie est caractérisée par une entrée d’air courte et par une réduction de l’espace entre la soufflante et les aubes du redresseur du flux secondaire (OGVs), entraînant alors une augmentation de l’inhomogénéité azimutale de l’écoulement au niveau de la soufflante. Cette inhomogénéité, appelée distorsion, pourrait impacter le bruit tonal généré par le module de la soufflante. Ce bruit est généralement supposé être dominé par le mécanisme d’interaction des sillages des pales de la soufflante avec les OGVs. En régime transsonique, le bruit de choc et le bruit de charge stationnaire deviennent également prépondérants. L’augmentation de la distorsion pourrait être à l’origine de nouvelles sources de bruit en interagissant avec les pales de la soufflante et l’objectif de cette thèse est d’évaluer leur contribution. Les effets de la distorsion sur les mécanismes de bruit déjà existants sont également analysés. Cette étude est réalisée à l’aide de simulations numériques des équations instationnaires de Navier-Stokes moyennées (URANS). Un module complet de fan est considéré sur 360 degrés et se compose d’un conduit d’entrée d’air, de la soufflante et des redresseurs des flux primaire et secondaire (IGVs/OGVs). Le redresseur du flux secondaire est typique des moteurs actuels avec un pylône intégré et deux entrées d’air différentes sont étudiées de manière à isoler les effets de la distorsion d’entrée d’air. La première est axisymétrique et ne produit donc pas de distorsion alors que la deuxième ne l’est pas et produit un niveau de distorsion typique de ceux attendus dans les moteurs UHBR. Une description acoustiques basées sur les approches directe et hybride sont réalisées et soulignent la contribution importante des sources localisées sur les pales de la soufflante sur le bruit amont. Le bruit aval reste dominé par les sources sur les OGVs mais est tout de même impacté par la distorsion d’entrée d’air via la modification des sillages.Fuel consumption and noise reduction trigger the evolution of aircraft engines towards Ultra High Bypass Ratio (UHBR) architectures. Their short air inlet design and the reduction of their interstage length lead to an increased circumferential inhomogeneity of the flow close to the fan. This inhomogeneity, called distortion, may have an impact on the tonal noise radiated from the fan module. Usually, such a noise source is supposed to be dominated by the interaction of fan-blade wakes with Outlet Guide Vanes (OGVs). At transonic tip speeds, the noise generated by the shocks and the steady loading on the blades also appears to be significant. The increased distortion may be responsible for new acoustic sources while interacting with the fan blades and the present work aims at evaluating their contribution. The effects of distortion on the other noise mechanisms are also investigated. The work is based on full-annulus simulations of the Unsteady Reynolds-Averaged Navier-Stokes (URANS) equations. A whole fan module including the inlet duct, the fan and the Inlet and Outlet Guide Vanes (IGVs/OGVs) is studied. The OGV row is typical of current engine architecture with an integrated pylon and two different air inlet ducts are compared in order to isolate the effects of inlet distortion. The first one is axisymmetric and does not produce any distortion while the other one is asymmetric and produces a level of distortion typical of the ones expected in UHBR engines. A description and a quantification of the distortion that is caused by both the potential effect of the OGVs and the inlet asymmetry are proposed. The effects of the distortion on aerodynamics are highlighted with significant modifications of the fanblade wakes, the shocks and the unsteady loading on the blades and on the vanes. Both direct and hybrid acoustic predictions are provided and highlight the contribution of the fan-blade sources to the upstream noise. The downstream noise is still dominated by the OGV sources but it is shown to be significantly impacted by the inlet distortion via the modification of the impinging wakes
Effects of distortion on modern turbofan tonal noise
Full text linkFuel consumption and noise reduction trigger the evolution of aircraft engines towards Ultra High Bypass Ratio (UHBR) architectures. Their short air inlet design and the reduction of their interstage length lead to an increased circumferential inhomogeneity of the flow close to the fan. This inhomogeneity, called distortion, may have an impact on the tonal noise radiated from the fan module. Usually, such a noise source is supposed to be dominated by the interaction of fan-blade wakes with Outlet Guide Vanes (OGVs). At transonic tip speeds, the noise generated by the shocks and the steady loading on the blades also appears to be significant. The increased distortion may be responsible for new acoustic sources while interacting with the fan blades and the present work aims at evaluating their contribution. The effects of distortion on the other noise mechanisms are also investigated. The work is based on full-annulus simulations of the Unsteady Reynolds-Averaged Navier-Stokes (URANS) equations. A whole fan module including the inlet duct, the fan and the Inlet and Outlet Guide Vanes (IGVs/OGVs) is studied. The OGV row is typical of current engine architecture with an integrated pylon and two different air inlet ducts are compared in order to isolate the effects of inlet distortion. The first one is axisymmetric and does not produce any distortion while the other one is asymmetric and produces a level of distortion typical of the ones expected in UHBR engines. A description and a quantification of the distortion that is caused by both the potential effect of the OGVs and the inlet asymmetry are proposed. The effects of the distortion on aerodynamics are highlighted with significant modifications of the fanblade wakes, the shocks and the unsteady loading on the blades and on the vanes. Both direct and hybrid acoustic predictions are provided and highlight the contribution of the fan-blade sources to the upstream noise. The downstream noise is still dominated by the OGV sources but it is shown to be significantly impacted by the inlet distortion via the modification of the impinging wakes
Effects of distortion on modern turbofan tonal noise
Full text linkLes objectifs en termes de réduction de la consommation et du bruit émis par les
moteurs d’avions ont progressivement mené aux architectures à très grand taux de
dilution (UHBR). Leur géométrie est caractérisée par une entrée d’air courte et par
une réduction de l’espace entre la soufflante et les aubes du redresseur du flux secondaire
(OGVs), entraînant alors une augmentation de l’inhomogénéité azimutale
de l’écoulement au niveau de la soufflante. Cette inhomogénéité, appelée distorsion,
pourrait impacter le bruit tonal généré par le module de la soufflante. Ce bruit est
généralement supposé être dominé par le mécanisme d’interaction des sillages des
pales de la soufflante avec les OGVs. En régime transsonique, le bruit de choc et le
bruit de charge stationnaire deviennent également prépondérants. L’augmentation
de la distorsion pourrait être à l’origine de nouvelles sources de bruit en interagissant
avec les pales de la soufflante et l’objectif de cette thèse est d’évaluer leur contribution.
Les effets de la distorsion sur les mécanismes de bruit déjà existants sont
également analysés. Cette étude est réalisée à l’aide de simulations numériques des
équations instationnaires de Navier-Stokes moyennées (URANS). Un module complet
de fan est considéré sur 360 degrés et se compose d’un conduit d’entrée d’air,
de la soufflante et des redresseurs des flux primaire et secondaire (IGVs/OGVs). Le
redresseur du flux secondaire est typique des moteurs actuels avec un pylône intégré
et deux entrées d’air différentes sont étudiées de manière à isoler les effets de
la distorsion d’entrée d’air. La première est axisymétrique et ne produit donc pas
de distorsion alors que la deuxième ne l’est pas et produit un niveau de distorsion
typique de ceux attendus dans les moteurs UHBR. Une description et une quantification
de la distorsion due à l’effet potentiel des OGVs et de celle due à l’asymétrie
de l’entrée d’air sont proposées. Les effets de la distorsion sur l’aérodynamique sont
mis en évidence avec notamment une modification importante des sillages des pales
de la soufflante, des chocs et de la charge instationnaire exercée sur les différentes
pales et aubes. Des prévisions acoustiques basées sur les approches directe et hybride
sont réalisées et soulignent la contribution importante des sources localisées
sur les pales de la soufflante sur le bruit amont. Le bruit aval reste dominé par les
sources sur les OGVs mais est tout de même impacté par la distorsion d’entrée d’air
via la modification des sillages.Fuel consumption and noise reduction trigger the evolution of aircraft engines towards
Ultra High Bypass Ratio (UHBR) architectures. Their short air inlet design
and the reduction of their interstage length lead to an increased circumferential inhomogeneity
of the flow close to the fan. This inhomogeneity, called distortion, may
have an impact on the tonal noise radiated from the fan module. Usually, such a
noise source is supposed to be dominated by the interaction of fan-blade wakes with
Outlet Guide Vanes (OGVs). At transonic tip speeds, the noise generated by the
shocks and the steady loading on the blades also appears to be significant. The
increased distortion may be responsible for new acoustic sources while interacting
with the fan blades and the present work aims at evaluating their contribution. The
effects of distortion on the other noise mechanisms are also investigated. The work is
based on full-annulus simulations of the Unsteady Reynolds-Averaged Navier-Stokes
(URANS) equations. A whole fan module including the inlet duct, the fan and the
Inlet and Outlet Guide Vanes (IGVs/OGVs) is studied. The OGV row is typical
of current engine architecture with an integrated pylon and two different air inlet
ducts are compared in order to isolate the effects of inlet distortion. The first one
is axisymmetric and does not produce any distortion while the other one is asymmetric
and produces a level of distortion typical of the ones expected in UHBR
engines. A description and a quantification of the distortion that is caused by both
the potential effect of the OGVs and the inlet asymmetry are proposed. The effects
of the distortion on aerodynamics are highlighted with significant modifications of
the fan-blade wakes, the shocks and the unsteady loading on the blades and on the
vanes. Both direct and hybrid acoustic predictions are provided and highlight the
contribution of the fan-blade sources to the upstream noise. The downstream noise
is still dominated by the OGV sources but it is shown to be significantly impacted
by the inlet distortion via the modification of the impinging wakes
Going Beyond Counting First Authors in Author Co-citation Analysis
Full text linkThe present study examines one of the fundamental aspects of author co-citation analysis (ACA) - the way co-citation
counts are defined. Co-citation counting provides the data on which all subsequent statistical analyses and mappings
are based, and we compare ACA results based on two different types of co-citation counting - the traditional type that
only counts the first one among a cited work's authors on the one hand and a non-traditional type that takes into
account the first 5 authors of a cited work on the other hand. Results indicate that the picture produced through this non-traditional author co-citation counting contains more coherent author groups and is therefore considerably clearer. However, this picture represents fewer specialties in the research field being studied than that produced through the traditional first-author co-citation counting when the same number of top-ranked authors is selected and analyzed. Reasons for these effects are discussed
Variations on the Author
Full text link“Variations on the Author” discusses two of Eduardo Coutinho’s recent films (Um Dia na Vida, from 2010, and Últimas Conversas, posthumously released in 2015) and their contribution to the general question of documentary authorship. The director’s filmography is characterized by a consistent yet self-effacing form of authorial self-inscription: Coutinho often features as an interviewer that rather than express opinions propels discourses; an interviewer that is good at listening. This mode of self-inscription characterizes him as an author who is not expressive but who is nonetheless markedly present on the screen. In Um Dia na Vida, however, Coutinho is completely absent form the image, while Últimas Conversas, on the contrary, includes a confessional prologue that moves the director from the margins to the center of his films. This article examines the ways in which these works stand out in the filmography of a director who offers new insights into the notion of cinematic authorship
Appropriate Similarity Measures for Author Cocitation Analysis
Full text linkWe provide a number of new insights into the methodological discussion about author cocitation analysis. We first argue that the use of the Pearson correlation for measuring the similarity between authors’ cocitation profiles is not very satisfactory. We then discuss what kind of similarity measures may be used as an alternative to the Pearson correlation. We consider three similarity measures in particular. One is the well-known cosine. The other two similarity measures have not been used before in the bibliometric literature. Finally, we show by means of an example that our findings have a high practical relevance.information science;Pearson correlation;cosine;similarity measure;author cocitation analysis
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